18.01.2023 - Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt)

Resistente y flexible al metano sintético

Nuevo concepto de reactor para la metanización: Alimentación directa a la red de gas

Los vectores energéticos sintéticos son neutros en carbono y hacen que la energía renovable sea transportable y almacenable a largo plazo. El metano producido sintéticamente es uno de ellos. El problema: la producción conlleva pérdidas de energía bastante elevadas; además, los procesos existentes exigen purificar el metano. Para cambiar esta situación, los investigadores de Empa han desarrollado un nuevo concepto de reactor optimizado para la metanación.

El éxito de la transición energética requiere fuentes de energía respetuosas con el clima, es decir, que emitan la menor cantidad posiblede CO2 -lo ideal sería que no emitieran nada- durante su producción y uso. Los vectores energéticos sintéticos, es decir, los que se obtienen a partir de energías renovables mediante procesos de conversión química, son una de las opciones más prometedoras. El uso de estos vectores energéticos sólo produce tantoCO2 como el que se eliminó previamente de la atmósfera para su producción.

El metano producido artificialmente entra en esta categoría. "El gas sintético ofrece un enorme potencial si se produce a partir delCO2 atmosférico y del hidrógeno generado de forma renovable", explica Christian Bach, jefe del laboratorio de Tecnologías de Automoción de Empa. "Sin embargo, para producir hidrógeno se necesita mucha agua y electricidad renovable. Por eso, en nuestro demostrador de movilidad queremos extraer directamente de la atmósfera no sólo elCO2, sino también el agua para la producción de hidrógeno, con la ayuda de un colector deCO2 de la spin-off de la ETH Climeworks." En el futuro, estos conceptos podrían aplicarse en regiones desérticas que carezcan de suministro de agua líquida.

Sin embargo, la producción de metano sintético a partir de hidrógeno yCO2 -la llamada metanación- tiene sus trampas. Esto se debe a que el metano producido por un proceso catalítico de este tipo aún contiene hidrógeno, lo que impide que se introduzca directamente en la red de gas. Por ello, los investigadores de Empa Florian Kiefer, Marin Nikolic, Andreas Borgschulte y Panayotis Dimopoulos Eggenschwiler han desarrollado un nuevo concepto de reactor en el que se evita la formación de hidrógeno en el lado del producto. Esto simplifica el control del proceso y lo hace más apto para el funcionamiento dinámico, por ejemplo, para el acoplamiento con energías renovables disponibles de forma inestable. El proyecto cuenta con el apoyo del Cantón de Zúrich, Avenergy Suisse, Migros, Lidl Suiza, Armasuisse, Swisspower y el Consejo de la ETH.

Alimentación directa a la red de gas gracias a la adsorción de agua

En movimiento, el metano sin hidrógeno se produce mediante un proceso denominado metanización mejorada por sorción. La idea: El agua producida durante la reacción se adsorbe continuamente en un soporte catalizador poroso durante la metanación. La eliminación continua del agua da como resultado sólo metano como producto - en forma pura - eliminando la necesidad de purificar la mezcla de productos (anterior). Al final de la reacción, el material de soporte del catalizador se seca de nuevo bajando la presión, y queda listo para el siguiente ciclo de reacción. "Este proceso es más flexible y estable que los anteriores, pero también tiene cierto potencial de ahorro energético porque podemos hacerlo funcionar a menor presión y prescindir de la separación y recirculación del hidrógeno. Sin embargo, la evaluación precisa de la eficiencia energética sólo será posible una vez que el demostrador esté en pleno funcionamiento", explica Florian Kiefer, jefe del proyecto de metanización mejorada por sorción en move.

Del laboratorio a la planta industrial

Florian Kiefer y su equipo dedicaron unos tres años a desarrollar un nuevo concepto de reactor con gránulos de zeolita que actúan como soporte poroso del catalizador y, al mismo tiempo, adsorben el agua producida durante la reacción de metanización. La atención se centró también en la ampliación del proceso, es decir, en un concepto de cómo este proceso puede aplicarse en plantas a gran escala. Para ello, Empa colaboró con varios socios de la industria. El tiempo de regeneración, es decir, el tiempo necesario para secar el reactor, es crucial para el diseño del reactor y para la planificación del proceso. Para garantizar una producción continua de metano, al menos dos reactores deben funcionar alternativamente. La gestión del calor también es crucial para el secado de los reactores, ya sea extrayendo calor del reactor o almacenándolo internamente en el lecho del catalizador. El equipo de Kiefer ya ha presentado una patente en este campo.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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